Номер 1, страница 149, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Как будет двигаться заряженная частица, влетев в электрическое поле:

а) параллельно его силовым линиям;

б) перпендикулярно его силовым линиям;

в) под углом к его силовым линиям?

Движение заряженной частицы в однородном электрическом поле определяется силой Кулона $\vec{F} = q\vec{E}$, где $\text{q}$ — заряд частицы, а $\vec{E}$ — напряженность электрического поля. Согласно второму закону Ньютона $\vec{F} = m\vec{a}$, частица получает ускорение $\vec{a} = \frac{q\vec{E}}{m}$. Вектор ускорения $\vec{a}$ всегда сонаправлен вектору напряженности $\vec{E}$ (для $q > 0$) или противонаправлен ему (для $q < 0$).

а) параллельно его силовым линиям

Если частица влетает в поле параллельно силовым линиям, то ее начальная скорость $\vec{v_0}$ сонаправлена (или противонаправлена) вектору напряженности $\vec{E}$. Ускорение $\vec{a}$, которое получает частица, также будет направлено вдоль силовых линий. Так как векторы начальной скорости и ускорения коллинеарны (лежат на одной прямой), частица будет продолжать двигаться по прямой. Это движение будет равноускоренным, если направления $\vec{v_0}$ и $\vec{a}$ совпадают, или равнозамедленным, если их направления противоположны. В последнем случае частица может остановиться и начать двигаться в обратном направлении.

Ответ: Частица будет двигаться прямолинейно и равноускоренно (или равнозамедленно).

б) перпендикулярно его силовым линиям

Если частица влетает в поле перпендикулярно силовым линиям, ее движение можно разложить на две составляющие.

1. Вдоль направления начальной скорости (перпендикулярно полю): на частицу не действует сила в этом направлении, поэтому она движется равномерно и прямолинейно со скоростью $\vec{v_0}$.

2. Вдоль направления силовых линий (перпендикулярно начальной скорости): на частицу действует постоянная сила $\vec{F} = q\vec{E}$, сообщающая ей постоянное ускорение $\vec{a} = \frac{q\vec{E}}{m}$. В этом направлении частица движется равноускоренно из состояния покоя.

Сложение этих двух движений — равномерного по одной оси и равноускоренного по перпендикулярной оси — дает в результате параболическую траекторию. Это аналогично движению тела, брошенного горизонтально в поле силы тяжести.

Ответ: Частица будет двигаться по параболе.

в) под углом к его силовым линиям

Это общий случай, который объединяет два предыдущих. Начальную скорость $\vec{v_0}$ можно разложить на две составляющие: $\vec{v_\parallel}$ — параллельную силовым линиям, и $\vec{v_\perp}$ — перпендикулярную им.

1. Движение в направлении, перпендикулярном полю, будет равномерным и прямолинейным со скоростью $\vec{v_\perp}$.

2. Движение в направлении, параллельном полю, будет равноускоренным с начальной скоростью $\vec{v_\parallel}$ и постоянным ускорением $\vec{a} = \frac{q\vec{E}}{m}$.

Комбинация равномерного движения по одной оси и равноускоренного по другой всегда приводит к параболической траектории. Случай (б) является частным случаем этого, когда $\vec{v_\parallel} = 0$. Случай (а) — вырожденный случай, когда $\vec{v_\perp} = 0$ и траектория представляет собой прямую линию.

Ответ: Частица будет двигаться по параболе.